[发明专利]一种利用电气石提高厌氧氨氧化菌脱氮性能的方法

说明书

技术领域

本发明属于环境工程技术领域，涉及污水处理中的新型生物脱氮技术，特别涉及一种利用电气石提高厌氧氨氧化菌脱氮性能的方法。

背景技术

近年来，随着我国经济发展及城市化进程加快，大量的含氮化合物排放入水体环境中，氮污染形势日趋严重，已经导致我国多水域水体富营养化，对水域生态环境及人类健康造成很大危害。为了控制水体氮污染，我国提高了污水排放标准，并将氮浓度作为“十二五”期间污水处理中的重点控制指标。传统的生物脱氮工艺因能耗高、占地面积大、脱氮效率低、需外加有机碳源等不足已经无法满足高标准的污水脱氮需求，新型污水脱氮工艺的开发和应用成为水环境保护领域的研究热点。

厌氧氨氧化是一种高效经济的新型生物脱氮工艺，厌氧氨氧化反应以亚硝酸氮作为电子受体，氨氮为电子供体，完成自养脱氮。该工艺具有脱氮效率高、可减少63%的氧气消耗、减少二氧化碳释放、无需有机电子供体、污泥产量低等优点，适合处理高氨氮废水，尤其在处理低碳氮比废水方面具有独特优势。然而，厌氧氨氧化菌生长极其缓慢，其世代时间长达11天，且所需的生长代谢条件十分严格，因此制约了该工艺的工程化应用。

为解决以上问题，一些研究通过提供外加能量场来提高厌氧氨氧化菌活性，例如磁场、电场和超声。本研究室采用外加电场、磁场等方法成功提高了厌氧氨氧化菌群活性，刘思彤等人2008年在J.Biotechnol.第138卷第96-102页报道称在60.0mT连续磁场作用下最大氮去除率提高30%，刘思彤在2009年大连理工大学博士论文第250页表明在电极电压为-0.05V_SEC的连续电场作用下最大氮去除率提高20%。本校段秀梅等人2011年在Bioresour.Technol.第102卷第4290-4293页研究了频率为25kHz的低强度超声波对厌氧氨氧化菌群活性的作用，结果表明在超声密度为0.3w cm^-2，作用时间为4min时，总氮去除率提高25.5%。本校张景新等人2012年在Bioresour.Technol.第114卷第102-108页报道称运用一种具有铁电极的新型厌氧氨氧化反应器来提高厌氧氨氧化菌群活性以及加速启动过程，经过125天运行，有铁电极的反应器的总氮去除率（1209.6mg N/L/d）明显高于对照反应器（973.3mg N/L/d）。但以上方法存在较大的额外能耗与原料成本，因此通过更简便且成本低廉的方法来提高厌氧氨氧化菌活性来实现高效脱氮对废水生物处理有重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用电气石提高厌氧氨氧化菌脱氮性能的方法。该方法不仅能有效提高厌氧氨氧化菌的反应活性，调节环境的pH和氧化还原电位，促进细胞生长代谢，而且有利于总氮的去除。该方法原料易取得、成本低廉、操作简便、效果明显，将有利于降低厌氧氨氧化工艺的投资及运行成本，促进该工艺的推广和普及。

本发明的技术方案如下：

一种利用电气石提高厌氧氨氧化菌脱氮性能的方法，具体步骤如下：

步骤1：厌氧氨氧化菌的培养：采用搅拌式连续流膜生物反应器培养厌氧氨氧化菌。步骤2：电气石的预处理：所选电气石为黑电气石，经过粉碎、研磨、烘干制成电气石粉体，清洗备用。

步骤3：提高脱氮性能的处理方法

（1）从反应器中取厌氧氨氧化污泥，冲洗、沉淀、离心后去除上层悬浮物，将上述厌氧氨氧化污泥装入反应瓶中。

（2）合成污水组成为：氮源来自NH₄⁺中N和NO₂^-中N，其中NH₄⁺中N的浓度为30-70mg/L，NO₂^-中N的浓度为40-100mg/L；

KHCO₃的浓度为1.25g/L；

KH₂PO₄的浓度为0.025g/L；

CaCl₂.2H₂O的浓度为0.3g/L；

MgSO₄.7H₂O的浓度为0.2g/L；

FeSO₄的浓度为0.00625g/L；

微量元素液为1.25mL/L；